醫療廢物高溫蒸汽處理系統設計

中圖分類號：X799.5 文獻標志碼：B 文章編號：1004-4345（2025）02-0057-05

DesignofHigh Temperature Steam TreatmentSystem forMedical Waste

ZHANG Shenglu， DENG Yaqing， CHEN Fei （China Nerin Engineering Co.，Ltd.，Nanchang，Jiangxi 33Oo38，China）

Abstract Taking a project of high-temperature steam treatment for medical waste asanexample，the paper systematicaly explainstheprocessdesignandkeyqupmentselectionofthehightemperaturesteamtreatmentsystem，andquantitativelyanalyzes theconsumptionchractersticsofta，electricityanderpublicilitiesduringthetreatmentpross.etehicaladoomic advantagesofhigh-temperaturesteamtechnologyaredemonstratedbyomparingtheincinerationprocesesofthesamesaleinterms ofcoreindicatorssuchasequipmentinvestment，landarea，andpowerconsumption.Basedonthetestrundataoftheproject，the stability and reliability of the system operation have been verified.

Keywordsmedical waste; high temperature steam treatment; techno-economicanalysis;equipmentlayout;comparative study

醫療廢物是指醫療衛生機構在醫療、預防、保健及相關活動中產生的具有直接或間接感染性、毒性及其他危害特性的廢棄物[。根據分類標準，醫療廢物可分為感染性、病理性、損傷性、化學性和藥物性五大類，且全部納人《國家危險廢物名錄》3，須按危險廢物實施全過程管理。現行主流處置技術包括燒法與消毒處理法兩類[4-6]

焚燒技術因具備完全無害化、顯著減量化及全品類處置能力等優勢，曾被視作可靠處置方案。但其設備投資強度與運營成本較高，占地面積大且焚燒尾氣存在二次污染風險，應用比例逐漸下降。相比之下，消毒處理技術因具有投資強度低、無尾氣排放、占地面積小等特點，成為近年來醫療廢物處置的熱門工藝。該技術按消毒類型可分為高溫蒸汽消毒、化學消毒及微波消毒等幾種，適用于感染性廢物、損傷性廢物及特定病理性廢物的處理，但對藥物性、化學性廢物處置存在一定局限性。

某項目依托建設單位現有危險廢物焚燒設施的余熱蒸汽資源，優先選用高溫蒸汽消毒工藝建設醫療廢物處置線。本文擬對該高溫蒸汽處理系統的工藝設計及關鍵設備選型進行分析，量化分析處理過程的公用工程消耗特征。通過與同規模焚燒處置工藝在設備投資、占地面積及電力消耗等方面的對比，論證其技術經濟優勢，并結合實際運行數據驗證工藝可靠性，為同類項目提供設計參考。

醫療廢物高溫蒸汽處理工藝流程

1.1貯存單元

依據《醫療廢物集中處置技術規范》，進入處置廠的醫療廢物若無法即時處理，需裝入周轉箱并貯存于醫療廢物暫存庫房中。貯存時限要求為：庫溫 ? 5^°C 時，貯存時間不得超過 24h ；庫溫 lt;5^°C 時，貯存時間不超過 ^72h 。本項目醫療廢物中間暫存庫設置在新建的高溫蒸汽處置車間內，配置智能倉儲輸送系統（含密集庫、四向穿梭車、提升機及輸送機等設備）。醫療廢物由外部專用運輸車輛運至處置車間人工卸貨后，經智能倉儲系統自動入庫，可顯著降低人工操作強度及工人接觸醫療廢物發生感染的風險中間暫存庫容量設計為單日處理量，遇設備維修時轉存至一期配套冷庫。

1.2進料單元

本項目進料流程由智能倉儲系統全自動完成，操作人員在中控室發送作業指令后，四向穿梭車從倉庫中提取裝有醫療廢物的周轉箱，經提升機與輸送機轉運至高溫蒸汽處理單元備料區。醫療廢物由雙工位投料機倒入專用的滅菌小車后，經擺渡平臺進入處理單元，空箱則經輸送線進入清洗消毒區。全自動清洗消毒機完成空箱處理后，由人工裝車返還醫療機構循環使用，

1.3高溫蒸汽消毒處理單元

醫療廢物高溫蒸汽處理流程分為進料、滅菌處理和出料3個階段

1）進料。滿載的滅菌小車經擺渡平臺、進料平臺進入高溫蒸汽處理鍋內，裝滿后釜門關閉并自動聯鎖

2）滅菌處理。釜門關閉后，高溫蒸汽處理鍋按預設參數執行滅菌處理程序，具體分4步。 （1）預真空。真空泵降壓至 10kPa ，抽出的空氣與從鍋爐來的高溫蒸汽混合滅菌后排入冷凝除臭塔，與塔頂噴出的循環冷卻水接觸快速冷凝，不凝氣體進入廢氣系統。 （2）升溫加壓。通入蒸汽使廢物達到滅菌溫度。（3）恒溫消毒。使廢物在 （表壓）的條件下維持 45min ，確保達到相關國家標準規定。（4）后真空。高溫蒸汽處理過程完畢后，對鍋內進行后真空處理，抽除殘余蒸汽實現廢物干燥及降溫，減輕醫療廢物的異味。

3）出料。滅菌完成后，釜門自動開啟，小車經轉運線導出。

1.4破碎單元

滅菌小車經自動流轉線推送到提升機內，再由其將滅菌廢物投入破碎機進行破碎處理。破碎殘渣由無軸螺旋輸送機匯人垃圾運輸車，轉運至填埋場或焚燒設施。空滅菌小車返回裝料工段循環使用高溫蒸汽處理工藝流程見圖1，高溫蒸汽處理單元流程見圖2

2處理周期計算

根據《醫療廢物高溫蒸汽消毒集中處理工程技術規范》（HJ276—2021），單臺高溫蒸汽處理設備處理規模應按式（1）進行計算：

式中： W 為日處理量， t/d;V 為蒸汽處理設備內部容積， V?10m³ ，本項目蒸汽處理設備內部容積為 9.9m³ ：η 為蒸汽處理設備中醫療廢物裝載率，一般取 90% γ 為醫療廢物容重，一般取值范圍為 0.1～0.12t/m³ 取 為日運行時間，取 16h;T₁ 為單批次運行時間，本項目取 1.13h （即 68.0min ）。將上述取值代入式（1），計算得單臺設備處理規模 W≈15t/d 。

根據HJ276—2021規范要求，醫療廢物高溫蒸汽處理過程中的消毒時間要求為 45.0min ，預真空和后真空階段需要滿足真空度要求，時間也相對固定。因此，整個系統處理周期的優化主要取決于備料時間和出料破碎時間。對這兩個過程進行核算，結果如表1和表2所示。備料時間為 16.9min （小于 17.0min ，滿足要求；且備料時間比出料破碎時間長，所以備料時間是影響整個處理周期的關鍵因素。本項目4條生產線運行過程連續，可按時按量完成處理任務。

3 設備布置方案

本項目醫療廢物設計處理規模為 60t/d ，共布置4條 15t/d 的高溫蒸汽處理線。由上述周期計算結果可知，4條生產線僅需設置1條備料線即可實現連續運行。為了減少占地面積，4條處理線采用并排設置，共用1套備料系統，設備布置如圖3所示。主要工藝設備介紹如下。

3.1高溫蒸汽處理鍋

3.1.1設備基本參數

高溫蒸汽處理鍋采用雙開門臥式圓柱形壓力容器，處理能力為 15t/d 。材質采用“Q245R鋼基材 + 專用防腐涂層”，耐酸堿及氯離子腐蝕。設計壓力 ? ，工作溫度 ?134^°C ，有效容積為 9.9m³ ，可容納6輛 1.65m³ 滅菌小車。微生物滅活效率 ? 99.99% 。

3.1.2配套系統

1）冷凝除臭塔。進水溫度為 35^°C ，出水溫度為 60^°C ，循環冷凝水量為 35～40m³/h ，冷凝效率 ?95% 。2）蒸汽動力真空泵。單次預真空，抽真空后容 器內真空度 ?0.09MPa 。

單車位橫向 冷凝除臭塔 蒸汽動力真空泵擺渡平臺 六車位出料破碎之后出料 提升機 平臺 福9 畫 單車位出料擺渡平臺中 r 1 料 港料茶 4 1 國廣 1 心C中 1 茶中正中 r 1 新無軸螺旋輸送機 上電 自 正 廣 ·1 D 1破碎機重通圖通1 單車位縱向擺渡平臺 雙工位投料機 中 醫療廢物來源循環提升機 空桶 頂升移載平臺/ 料桶輸送線/輸送線

3.1.3自控系統

自控系統配置要求如下：1）配備數據輸出接口與通信接口，支持遠程監控。2）進料門密封性滿足工作壓力要求。3）設置聯鎖裝置，門未鎖緊時禁止升壓/升溫；處理周期結束前禁止開門。4釜門采用液壓自動推拉門裝置，實現釜門啟閉與小車進出自動化。

3.1.4安全保障

安全保障措施包括以下：1外表面保溫隔熱，接觸部位溫度 安全閥泄壓閾值 ? 設計壓力，并在達到設定壓力或出現故障時能自動泄壓；3）醫療廢物全程不與內壁接觸，無泄漏；4）蒸汽噴口布局確保溫度場均勻性；5）設備設計、制造、監督檢驗、檢測和使用均應符合壓力容器安全標準及國家規范;6）處理結束后自動泄壓冷卻，降低出料溫度；7）配備故障檢測系統，遇到超溫、超壓、斷能等異常狀態直接觸發報警并緊急停機。

3.2滅菌小車

3.2.1設備基本參數

小車容積為 1.65m³ ；材質采用304不銹鋼結構，帶有與滅菌小車自動傳輸搬運系統相適應的結構，內設可拆式防黏襯板，可有效防止因醫療廢物板結造成的內壁黏連。

3.2.2結構特點

滅菌小車采用倒梯形結構，焊縫無間隙，便于卸料；小車內部設有蒸汽通路，保證處理過程中蒸汽能均勻穿透物料并進行充分熱傳導，滿足滅菌要求。

3.3提升機

提升機額定功率 ?2.5kW ，提升質量 ?500kg 。其結構、功能特點是：采用龍門架式鏈條結構，牢固可靠，在提升料車過程中，保證機架穩定。提升高度可調節，完全滿足料車翻轉后物料進入破碎機的高度需求。上下行程均為雙限位開關。

3.4破碎機

破碎機額定功率為 45kW ，破碎能力 ≥4t/h 。刀片材質采用耐磨特種鋼，破碎方式采用剪切式破碎。物料破碎后粒徑 lt;5cm 。

該破碎機適應性強，兼容醫療廢物復雜的成分，能適應惡劣的工況條件，無論是軟質（紗布、包裝袋等）與硬質物料（玻璃、針頭等）均能獲得同樣的破碎毀形效果。卡料時，還具備自動反轉、報警功能

3.5循環水系統

循環水系統采用地下式鋼筋混凝土循環水池，內壁防腐防滲，容積為 70m³ L

其他設計：1）分區設計。采用冷側與熱側分隔式設計，熱側進水為冷凝除臭塔底部高溫冷凝水，經板式換熱器（2用1備）冷卻后流入冷側，冷卻水輸送至冷凝除臭塔頂部作為噴淋水，循環利用。2）輔助設施。溢流口連續排水至污水處理系統，設置1根補水管防止水體惡化。

4與同等規模焚燒處置工藝對比

本套高溫蒸汽處理系統主要使用的公用工程為蒸汽、壓縮空氣、水和電，主要用量如表3所示。

以下從設備投資、占地面積、電力消耗量3個方面，對同等規模的此類項目，采用高溫蒸汽處理工藝與焚燒處置工藝進行對比，對比結果如表4所示。

由表4可以看出，與采用焚燒處置工藝的同規模項目相比，采用高溫蒸汽處理工藝的項目具有設備初期投資省、能耗低、占地面積少等諸多優點，具有突出的經濟效益。

5 結論

該項目試運行以來，醫療廢物日均處理量達62.7t ，超過 60t/d 的設計規模。運行數據顯示滅菌參數均達標且系統穩定性良好，未發生故障停車。項目的實施顯著提升了區域醫療廢物處置能力，有效緩解了既有設施處理壓力。相較傳統焚燒工藝，高溫蒸汽技術因具備流程簡捷、投資低、周期短及環保優勢，已成為中小規模城市醫療廢物處理的優選方案。

需注意的是，該工藝處理后殘渣仍需依托生活垃圾填埋場或焚燒廠進行終端處置，配套設施的高昂建設成本成為制約其發展的關鍵因素。研究同時發現，該工藝與生活垃圾焚燒廠存在顯著協同效應：焚燒廠既可為高溫蒸汽處理提供熱源，又可實現殘渣閉環處置，形成資源互補體系。因此，未來以生活垃圾焚燒廠為核心配套建設高溫蒸汽處理線，構建“醫療一生活垃圾協同處置”模式將成為主流趨勢。這種集約化發展路徑既可降低設施建設成本，又能提升區域固廢綜合治理效率，對推動醫療廢物處理行業可持續發展具有重要實踐價值。

參考文獻

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